纳米铜替代抗生素对肉鸭生产性能和血清生化指标的影响

张利环，贾浩，张若男，王敏奇，许梓荣

(1. 山西农业大学生命科学学院，山西 太谷 030801；2. 浙江大学分子营养学教育部重点实验室，浙江 杭州 310058)

肉鸭因多不饱和脂肪酸占比较高，而脂肪占比较低，一直以来都是全球重要的食品来源[1]。在规模化的养殖中，为了维持肉鸭健康并提高生产效率，抗生素作为促生长剂被广泛应用。金霉素和磺胺二甲基嘧啶是家禽生产中常用的抗生素，通过抑制微生物中蛋白质以及二氢叶酸的合成来预防疾病[2]。但此类药物的过度使用会使动物和人类对其产生抗性，进而威胁机体健康。因此，开发抗生素的替代品尤为重要。铜是动物体健康生长和器官功能实现所必须的微量矿物质,它存在于许多酶的活性部位，进而抑制炎症反应[3]。畜禽生产中大量使用铜作促生长剂。高剂量铜在肉鸡养殖中可以降低血浆胆固醇并提高其生长性能[4]。然而在畜禽饲粮中长期添加高剂量铜会增加生产成本，造成肝脏纤维化，拮抗锌和铁的吸收并使粪便中的铜增加，导致环境污染[5]。因此，提高铜的生物利用度对于解决上述问题至关重要。纳米铜由于颗粒较小，能够穿透肠内皮细胞屏障，在不依赖血液循环的情况下快速分布到特定位点，从而使铜被充分吸收。与其他铜源相比，纳米铜可使铜的生物利用度得到最大限度的提高，减少日粮中铜的添加量(相比全球商业标准铜补充水平减少75%)和粪便中铜的排泄量[6]。已有报道表明，黄羽肉鸡饲粮中的纳米铜可降低血浆中IFN-γ的含量，且在不造成禽类产品中药物残留的情况下提高生长性能、增强免疫功能[7]。纳米铜可促进家禽生长，但其是否可代替抗生素作为促生长剂及其作用机理仍有待深入研究。因此，本试验通过对比纳米铜与抗生素对樱桃谷肉鸭生长性能、屠宰性能、血清生化指标和抗生素残留的影响，为纳米铜替代抗生素作促生长剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

纳米铜、金霉素(CTC)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)均由浙江大学饲料科学研究所提供，樱桃谷肉鸭由浙江百步养殖场提供。

1.2 试验设计与动物饲养管理

450只1日龄樱桃谷肉鸭采用完全随机试验设计，设3个处理，每个处理3个重复，每个重复50只鸭，公母各半。对照组饲以基础日粮，抗生素组为基础日粮中添加50 mg/kg CTC和20 mg/kg SM2，纳米铜组为基础日粮中添加52 mg/kg纳米铜。基础日粮配方见表1。试验期为36 d，分为前期(1～14 d)和后期(15～36 d)。

表1 基础日粮组成及营养成分 %

试验期间，按时接种疫苗，自由采食饮水。第一周室内温度为32 ℃左右、光照24 h，以后温度逐渐降至26 ℃保持恒定、光照每天减少1 h。定期观察鸭群健康状况，记录各组鸭只死亡数，结束时计算肉鸭死淘率。

2)营养成分中粗蛋白、钙、磷为实测值，其余均为计算值；

-表示无数据

1.3 肉鸭生产指标的测定

1.3.1 生长性能的测定

记录1 d、14 d和36 d各组肉鸭早饲前空腹活体重，结料，并统计各组肉鸭平均日增重(ADG)，平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。

1.3.2 屠宰性能的测定

36 d时，每组随机取18只体重相近的肉鸭(公母各半)共54只，禁食24 h后，放血屠宰。计算屠宰指数，计算参照陈宽维等[8]的方法。

1.3.3 免疫器官指数的测定

取免疫器官，称重计算。免疫器官指数，即器官重量与屠体重比值。

1.4 血样采集与测定

屠宰前称重，颈静脉采血，5 mL/只，随即以3 000 r/min离心，获得的血清存于-80 ℃。采用东芝TBA-2000FR全自动生化分析仪测定血清中白蛋白(ALB)、总蛋白(TP)、总胆固醇(CH)、甘油三酯(TG)、尿酸(UA)、磷(P)、钙(Ca)、碱性磷酸酶(ALP)、谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)。

1.5 抗生素残留测定

分别从每组随机取试验鸭18只(公母各半)，停药7 d后屠宰，取鸭肝脏、肾脏、肌肉各50 g，用蒸馏水冲洗干净，-80 ℃保存待测。依据农业部公告第235号标准测定抗生素残留[9]。

1.6 数据处理

试验数据采用SPSS 26.0统计软件中的ANOVA进行方差分析，并进行Duncan多重比较。

2 结果

2.1 生长性能

表2表明， 1～14 d，各组间的ADG无显著性差异(P>0.05)。15～36 d，与对照组相比，纳米铜组ADG显著升高(P<0.05)，抗生素组差异不显著(P>0.05)。1～36 d，纳米铜组较对照组可显著提高肉鸭ADG(P<0.05)，而抗生素组ADG有提高趋势但不显著(P>0.05)；与对照组和抗生素组相比，纳米铜分别使肉鸭死淘率降低88.9%和80.0%(P<0.01)；各组肉鸭的ADFI与F/G皆无显著差异(P>0.05)。

表2 纳米铜对肉鸭生长性能的影响

2.2 屠宰性能

由表3可见，纳米铜组和抗生素组较对照组而言，均显著提高了肉鸭的半净膛率，屠宰率和全净膛率在纳米铜组中显著提高(P<0.05)，在抗生素组中未见显著差异(P>0.05)。对于肉鸭的其他屠宰指数，各组间均未见显著差异(P>0.05)。

表3 纳米铜对肉鸭屠宰性能的影响

2.3 免疫器官指数

由表4可知，与对照组相比，纳米铜组显著提高了肉鸭的胸腺重率和腔上囊重率(P<0.05)，抗生素组的腔上囊重率显著升高(P<0.05)，而胸腺重率有上升的趋势(P>0.05)。肉鸭的脾脏重率在抗生素组和纳米铜组均增加，但差异不显著(P>0.05)。

表4 纳米铜对肉鸭免疫器官指数的影响 %

2.4 血清生化指标

表5显示，与对照组相比，抗生素组TC和TG显著升高(P<0.05)，纳米铜组未见显著差异(P>0.05)，纳米铜组UA显著降低(P<0.05)，而抗生素组UA有降低的趋势(P>0.05)。ALT与AST在抗生素组中均显著升高(P<0.05)，在纳米铜组显著降低(P<0.05)。ALP在抗生素和纳米铜两组中均显著降低(P<0.05)。各组间ALB、TP、Ca、P差异均不显著(P>0.05)。

表5 纳米铜对肉鸭血清生化指标的影响

2.5 抗生素残留

对照组和纳米铜组的肝脏、肾脏、肌肉中均未检出抗生素残留，抗生素组的抗生素残留量见表6。CTC的残留情况：肌肉中有两个超标，但幅度不大；肝脏中有16个样品检出CTC，其中5个超标，且超标幅度大；肾脏中CTC检出率为83.0%，其中2个样品超标。SM2的残留情况：肝脏中SM2残留严重，100.0%检出，其中11个样品超标；肾脏中检出率为83.0%，有4个超标；肌肉中有9个样品检出SM2，其中1个超标，超标率为5.6%。

表6 肉鸭组织中抗生素残留的含量 mg/kg

3 讨论

生长性能参数是反映畜禽经济价值的主要指标[7]。纳米铜对动物生长发育的促进作用已有报道。在鸡胚胎中注射0.3 mL纳米铜(浓度为50 mg/kg)可显著增加肉鸡体重、降低F/G和死淘率[10]。Amy等[11]表示纳米铜提高了断奶仔猪的生长性能。而本试验结果表明，纳米铜可显著提高肉鸭的ADG，降低F/G，减少肉鸭死亡，抗生素处理的结果与之相同。下丘脑神经肽Y可在高铜刺激作用下加快分泌，促进采食，进而促进动物体生长[12]。因此，本试验纳米铜对肉鸭生长的促进作用可能与神经肽Y的分泌有关。但Karimi等[13]在日粮中添加250 mg/kg铜对肉鸡日增重、采食量皆有负面影响，而添加125 mg/kg铜则提高了饲料转化率。产生不同的结果可能是因为在饲养试验中添加铜的方式、剂量不同。此外，本试验发现，纳米铜对肉鸭的促进作用随着日龄增加而增强，而抗生素的促生长作用随日龄增加而减弱。这可能是因为随饲喂时间增加纳米铜与抗生素在动物体内浓度增加，而病原微生物只对抗生素产生耐药性造成的。且在药物残留情况的测定中发现，抗生素会严重残留于大部分肉鸭的肝脏、肾脏和肌肉中，此结果表明，抗生素在动物生长后期对肠道微生物的作用会减弱甚至消失，而纳米铜由于其独特的物理性质，表现出越来越强的促生长能力[14]。

屠宰指数反映了营养物质在肉鸭体内沉积的差异，是衡量肉鸭产肉性能的重要参数[15]。关于纳米铜对肉鸭屠宰性能的影响未见报道，但有研究表明，饲粮中添加铜可显著提升禽类的屠宰性能[16]。本研究发现，纳米铜较抗生素提高了肉鸭屠宰率、胸肌、腿肌、心和胰重率，降低了腹脂和胃重率，表明饲料中添加纳米铜可以降低脂肪率，增加胰液分泌，促进胃运动，提高消化率，改善肉鸭胴体品质。有研究发现，日粮中添加铜可诱导GH和IGF-1的合成和分泌，抑制蛋白质降解、刺激脂肪分解进而影响屠宰性能[17]。因此认为纳米铜可能通过促进生长激素分泌而改善肉鸭屠宰性能。肝脏和肾脏是纳米铜的主要靶器官，当其积累大量的Cu2+离子时，容易造成器官功能和结构的损伤[18]。Chen等[19]在小鼠灌胃试验中发现，纳米铜颗粒会对小鼠肝、肾造成损伤，这与本试验结果一致，且在本试验中，与抗生素处理相比，纳米铜处理后肉鸭的肝重率和肾重率降低，表明纳米铜对肝脏和肾脏的不利影响小于抗生素。Wang等[20]在肉鸡日粮中添加100 mg/kg载铜壳聚糖纳米颗粒发现，肉鸡的免疫器官重量显著增加。在本试验中，纳米铜处理后的结果与其一致。这可能是由于铜在酶的活性部位作用，清除超氧阴离子自由基，并通过抗氧化来保护生物膜结构和功能不受损，使免疫活性上升。

ALT和AST对于肝脏的正常运转有重要意义，当肝脏受损时，肝细胞膜破裂，转氨酶进入血液，其浓度增加[21]。本研究发现，纳米铜使血清ALT和AST活性显著降低，抗生素则使其显著升高，说明纳米铜对肝脏正常生理功能有一定影响，而抗生素会严重损伤肝脏。Song等[22]研究结果与本试验相反，乌蒙半细毛羊饲喂纳米铜后，ALT、AST显著高于对照组，产生此结果的原因可能是不同物种肝脏对纳米铜的耐受情况有差异。肝脏功能异常时，其蛋白质合成功能会受到影响，因此血清ALB和TP水平应该下降，而本试验结果刚好相反，这一矛盾难以解释，有待进一步研究。UA是禽类蛋白质及核酸的代谢产物，具有抗氧化、促进免疫和维持血压的作用[23]。纳米铜降低血清中的UA含量，其作用机理可能是纳米铜能够减慢蛋白质的降解，促进蛋白质沉积，外在表现为加速肉鸭生长。血清中的TC和TG可作为脂质沉积症的潜在敏感检测指标[24]。Magda等[25]表示雄性大鼠铜缺乏会导致总胆固醇升高。本试验的纳米铜降低了血清中的TC和TG，与Payvastegan等[16]的试验结果一致，说明纳米铜可降低动物血脂。此外，添加纳米铜对血清Ca和P影响不显著，说明其对肉鸭微量元素的吸收无影响。ALP升高是动物体患阻塞性黄疸和胆汁淤积性肝炎等疾病的潜在标志[21]。在本研究中，在纳米铜和抗生素处理后，肉鸭的ALP均显著降低，其原因可能与其促进动物生长有关，就目前研究而言，其具体原因还有待进一步研究。

综上，饲粮中添加52 mg/kg纳米铜可改善樱桃谷肉鸭生长性能、屠宰性能和血清生化指标，对肝脏和肾脏的损伤小于抗生素，且不会造成抗生素残留。因此纳米铜可有效代替抗生素作促生长剂用于肉鸭养殖。